Issue 12

L. Collini, Frattura ed Integrità Strutturale, 12 (2010) 21-36; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.12.03 29 modellazioni a causa di altri fattori microstrutturali (concentrazione delle tensioni, micro-plasticizzazioni locali, discontinuità). La predizione della resistenza – Fig. 7(b) – evidenzia un maggior accordo con i dati sperimentali, indicando una notevole capacità della cella unitaria di riprodurre i fenomeni plastici in microstrutture abbastanza regolari e ripetitive come quella della ghisa nodulare. Figura 6 : Modellazione della ghisa nodulare mediante cella assialsimmetrica , [35]. Altre modellazioni successive a quella descritta in Fig. 6 s ono state condotte con celle unitarie più raffinate, finalizzate da una parte allo studio comparativo dell’effetto di costrizione della deformazione introdotta dai modelli di tipo assialsimmetrico, e dall’altra all’analisi più dettagliata della microstruttura. Con tali modelli, ad esempio, è stata indagata la risposta meccanica di una microstruttura con due diverse dimensioni caratteristiche dei noduli, individuate mediante considerazioni statistiche su micrografie reali, e variando la loro disposizione spaziale reciproca , [37]. (a) (b) Figura 7 : (a) effetto del contenuto in grafite sulle proprietà elastiche della ghisa nodulare; (b) effetto del contenuto in ferrite sulla resistenza della ghisa nodulare [37]. Alcune celle unitarie di questo tipo sono illustrate in Fig. 8: qui si hanno celle tridimensionali con percentuale dei costituenti variabile, e disposizione reciproca dei noduli di grafite (riprodotti come cavità sferiche) ad array incrociato o sfalsato. La cella unitaria offre di fatto la possibilità di studiare, impiegando modeste risorse di modellazione e di calcolo, diverse configurazioni (periodiche) delle inclusioni nella matrice, analizzandone gli effetti sulla rigidezza del materiale, sul flusso plastico delle tensioni, e in generale sulla risposta effettiva del materiale. Lo studio comparativo di questi diversi microcampi periodici ha evidenziato una certa sensibilità della cella unitaria nel descrivere la risposta meccanica del materiale, come mostrato dai diagrammi di Fig. 9. Nel confronto, illustrato in Fig. 9(a) , gli effetti della modellazione tridimensionale su due microstrutture a diverso contenuto della fase ferritica mostrano una sostanziale equivalenza nel descrivere il comportamento elastico, mentre viene riprodotto un incrudimento plastico maggiore nel caso della cella assialsimmetrica.